JP2009064755A

JP2009064755A - 燃料電池電源システムおよびこれを備えた電子機器

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Publication number: JP2009064755A
Application number: JP2007233967A
Authority: JP
Inventors: Koutaro Saito; 功太郎齋藤; Akito Yoshida; 章人吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】設置面積の増大を抑えながら、燃料の充填回数を減らすことのできる定置型の燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器とを提供する。
【解決手段】定置型の燃料電池電源システム１は、燃料電池発電部３と燃料タンク５とを備えている。燃料電池発電部３に電子機器の本体１３が接続されている。燃料タンク５は柱状とされる。これにより、設置面積を増やすことなく、容量のより大きな燃料タンクを限られたスペースに設置することができ、燃料タンク５への燃料の供給頻度を少なくすることができて、燃料の充填作業に伴う人手やコストを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池電源システムおよびこれを備えた電子機器に関し、特に、定置型の燃料電池電源システムと、そのような燃料電池電源システムを備えた電子機器とに関するものである。

地球上には、社会的基盤、いわゆるインフラストラクチュア（以下、「インフラ」と記す。）が未整備な国や地域が存在する。近年、特に、商用電力のインフラが未整備な国等において、防災等の観点から、定置型の電源システムに対する期待が高まっている。定置型の電源システムでは、商用電力のインフラが整備されていない場所においても、発電可能な分散電源システムから電力の供給を行って、電子機器を動作させることが可能とされる。

一方、商用電力のインフラが整備されている国や地域においても、災害等が発生した場合には電力の供給が停止する場合がある。このようなケースを想定すると、防犯やセキュリティ等に関連する電子機器等については、商用電力のインフラから独立させて、停電が発生した場合でも動作が確保されるように、独立した分散電源システムを備えていることが求められている。

そのような分散電源システムを開示した文献の一つとして、特許文献１がある。同文献では、太陽光発電パネル、風力発電機、バイオシステム発電装置、燃料電池または水力発電機によって発電された電力を分散電源システム内の蓄電装置に蓄電し、その電力で電子機器を駆動させて防災管理を行う手法が提案されている。
特開２００５−２８５０８０号公報

しかしながら、上述した分散電源システムでは次のような問題点があった。まず、太陽光発電パネルや風力発電機を用いた場合には、クリーンなエネルギーである点は魅力的である。ところが、これらの発電機では、日照時間や風力等の周囲自然環境による影響を受けやすいため、設置場所や安定した電力供給が制限されてしまうという問題がある。これに対して、燃料電池を用いた場合には、日照時間や風力等の影響が少ないため、日陰や無風地帯など様々な場所への設置が可能となる。

一方、燃料電池を適用した分散電源システムの場合には、燃料の充填作業に人手やコストを要することになる。これを解消しようとして燃料の充填回数を減らそうとすると、燃料電池電源システムの燃料タンクの充填容量を大きくする必要があり、そのため、燃料タンクの設置面積が大きくなって設置場所が制約されてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、設置面積の増大を抑えながら、燃料の充填回数を減らすことのできる定置型の燃料電池電源システムを提供することがであり、他の目的は、そのような燃料電池電源システムを備えた電子機器を提供することである。

本発明に係る燃料電池電源システムは、所定の場所に設置される定置型の燃料電池電源システムであって、発電部と燃料タンクとを備えている。発電部は所定の燃料と酸素とを化学反応させることにより発電する。燃料タンクは所定の燃料を貯蔵し、柱状とされる。

この構成によれば、容量の大きい燃料タンクが必要とされる場合でも、燃料タンクが柱状とされることで、燃料タンクの設置面積を増やす必要がなく、設置面積の限られたスペースに燃料タンクを設置することができる。これにより、燃料タンクへの燃料の供給頻度を少なくすることができて、燃料の充填作業に伴う人手や、コストを低減することができる。

燃料タンクを保護するために、燃料タンクの外周を覆うように配設された補強部材を備えていることが好ましい。

安定に燃料電池電源システムを設置するために、発電部は燃料タンクの下部に配設されることが好ましい。

また、発電部に酸素を効率的に送り込むための空間を確保するために、燃料タンクの下部に脚部を取り付けることが好ましい。

さらに、より安定に燃料電池電源システムを設置するために、脚部は地中に埋められる態様で設置されることが好ましい。

また、燃料タンクおよび補強部材のいずれかは、地中に埋められる態様で設置されることが好ましい。これにより、安定に燃料電池電源システムを設置することができる。

本発明に係る電子機器は、発電部と燃料タンクと電子機器本体とを備えている。発電部は、所定の燃料と酸素とを化学反応させることにより発電する。燃料タンクは所定の燃料を貯蔵し、柱状とされる。電子機器本体は発電部と電気的に接続され、所定の機能を有する。

電子機器の保護の観点から、電子機器本体は燃料タンクの上方に設置されていることが好ましい。

また、電子機器本体を支持する支持筐体を備え、燃料タンクは支持筐体の内側に配設されていることが好ましい。これにより、燃料タンクが支持筐体によって保護されることになる。

電子機器本体を燃料タンクに対して所定の位置に設置するために、電子機器本体と燃料タンクとの間に延在部材を備えていることが好ましい。

安定に燃料電池電源システムを設置するために、発電部は電子機器本体よりも下方に配設されていることが好ましい。

また、より安定に燃料電池電源システムを設置するためには、燃料タンクの重心を通る鉛直線を含む面を想定すると、電子機器本体はその面を挟んで一方の領域の側に設置され、発電部は他方の領域の側に設置されていることが好ましい。

燃料タンクと補強部材との間に空隙部が設けられ、電子機器本体と発電部とを接続する配線がその空隙部に配設されていてもよい。また、補強部材に空隙部が設けられ、電子機器本体と発電部とを接続する配線がその空隙部に配設されていてもよい。

これにより、配線の引き回しを最小限にして、オーミック抵抗による損失を低減することができる。

燃料の充填の手間を最小限にするには、燃料タンクの容量は、電子機器本体のメンテナンス周期内の発電により消費される燃料よりも多くの燃料を貯蔵する容量に設定されていることが好ましい。これにより、電子機器本体のメンテナンスを兼ねて燃料の充填作業を行うことができる。

燃料運搬時の輸送コストを低減するためには、燃料タンクに貯蔵される燃料は液体であることが好ましい。

また、燃料タンクに燃料を注入するための注入口は、燃料タンクの上部に設けられていることが好ましい。

電子機器本体として、具体的には撮影機器および照明機器の少なくともいずれかの機器を含むことが好ましい。

実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る定置型の燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器について説明する。図１に示すように、実施の形態に係る定置型の燃料電池電源システム１あるいはこれを備えた電子機器２は、少なくとも燃料電池発電部３と燃料タンク５とを備えて構成される。その燃料電池電源システム１に電子機器の本体１３が接続されている。この燃料電池電源システム１では、特に、燃料タンク５は柱状とされる。その柱状の燃料タンク５の上方に延在部材１１を介して電子機器の本体１３が配設されている。

燃料電池発電部３と電子機器の本体１３とは、配線１５によって電気的に接続されている。配線１５の途中には、後述するように、制御回路やキャパシタ等が設けられてもよい。この実施の形態では、燃料電池電源システム１と電子機器の本体１３とが一体化された場合を例に挙げて説明しているが、一体化に限られるものではない。たとえば、燃料電池発電部３に一端が接続された配線１５の他端側にコンセントプラグを接続し、そのコンセントプラグに電子機器の本体の差込みプラグを接続するようにしてもよい。

次に、燃料電池電源システム１の各部の構造についてより詳しく説明する。図２に示すように、本実施の形態に係る燃料電池電源システム１では、燃料タンク５が柱状であることが特徴とされる。この明細書でいう柱状とは、（燃料タンクの最長部の長さ）／（断面最長部の長さ）の比（アスペクト比）が２以上である構造を含む。燃料タンク５の最長部の長さとは、柱状の燃料タンク５を地面に対して垂直に立てたときの長さ（高さ）をいう。また、断面最長部の長さとは、地面に水平な断面を２分割する直線のうち、最も長い直線の長さをいう。たとえば、断面形状が長方形の場合には、対角線の長さが断面最長部の長さとなる。

アスペクト比の値としては、２〜１００が好ましく、より好ましくは５〜９０、さらに１０〜８０であることがより好ましい。このようなアスペクト比の燃料タンク５を採用することで、容量の大きい燃料タンク５が必要とされる場合でも、燃料タンク５の設置面積を増やす必要がなく、設置面積の限られたスペースに燃料タンク５を設置することができる。こうして、容量のより大きな燃料タンクを設置することができることで、燃料タンク５への燃料の供給頻度を少なくすることができて、燃料の充填作業に伴う人手やコストを低減することができる。

また、燃料タンクの断面形状としては、多角形や円形等の他に、設置場所の形状に応じた断面形状とすることができる。これにより、いびつなスペースしか空いていない場所にも燃料タンク５を設置することができる。さらに、柱状の燃料タンク５は、平坦な地面に対しては、垂直に設置されることが好ましい。一方、燃料タンク５を傾斜面に設置する場合には、必ずしも地面に対して垂直に設置する必要はなく、たとえば、傾斜の山側に傾けて設置してもよい。

また、柱状の燃料タンク５を、たとえば、ある一定の高さ制限があるような場所に設置する場合には、その制限高さ以上となる部分では、その部分を折り曲げたり、あるいは、曲げたりしてもよい。その折り曲げ方の一例として、たとえば、図３に示すように、制限高さＨ以上となる部分を地面に対して水平になるように折り曲げる態様がある。制限高さとしては、たとえば、人の頭がぶつからない高さや車両がぶつからない高さなどが考えられる。また、制限高さ以下の部分においても、デザイン上の観点から、曲線をもたせることも可能である。

燃料タンク５に充填される燃料として、液体燃料を適用することが好ましい。液体燃料の場合には、ポンプ等の付加的な装置を用いることなく、燃料の自重によって燃料を燃料電池発電部３へ供給することができる。また、液体燃料の他に気体燃料も適用することができる。気体燃料を適用する場合には、燃料タンク５内に水素吸蔵合金などを備えることで、水素の充填密度をより高くするとともに、急激な水素漏れを防止した安全なシステムとすることができる。

燃料タンク５の材質として、充填される燃料に対して耐性を有する材質であることが求められる。燃料としてメタノールを使用する場合には、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタラート、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン、不飽和ポリエステル樹脂などのプラスティック材が好ましい。なお、耐薬品性を有するものではこのような材料に限られない。また、燃料タンク５として金属容器を使用する場合には、微小な金属溶出物が燃料電池発電部の劣化の要因となるため、金属の表面に耐腐食処理を施す必要がある。一方、燃料として水素を使用する場合には、燃料タンク５の材質は水素吸蔵合金等となる。

図４に示すように、柱状の燃料タンク５の外周は、補強部材７によって覆われていることが好ましい。補強部材７としては、たとえば、電柱に使用されているコンクリート、標識に使用されている耐腐食性金属等がある。燃料タンク５を補強部材７によって覆うことで、外的な力が柱状の燃料タンク５に作用した場合でも、燃料タンク５の損傷を最小限に抑えて、燃料タンク５が破損するのを防止することができ、燃料タンク５としての信頼性を向上させることができる。また、補強部材７としては、電子機器の本体１３を載置するための支柱筐体を適用してもよい。このような支柱筐体を適用することで、部材の共通化が図られて部材点数が減り、コストの低減を図ることができる。

燃料電池発電部３としては、固体高分子形燃料電池または固体電解質形燃料電池など、供給される燃料と空気中の酸素とによって発電するものが好ましい。図５に示すように、そのような燃料電池発電部３では、カソード極（空気極）３ｂとアノード極（燃料極）３ａとが配設されて、そのカソード極３ｂとアノード極３ａとの間に電解質３ｃが挟み込まれている。アノード極３ａに燃料を送り込むことで、燃料中の水素原子がプロトンと電子に分解される。プロトンは電解質３ｃを通りカソード極３ｂ側に流れる。一方、電子は外部回路（図示せず）を通ってカソード極３ｂ側へ電流として流れ、電力として取り出される。カソード極３ｂでは空気中の酸素が取り入れられ、取り入れられた酸素は、カソード極３ｂへ流れてきた電子と、電解質３ｃを移動してきたプロトンと結合して水が生成される。

この種の燃料電池発電部３の場合には、アノード極３ａが燃料タンク５の側に配置され、カソード３ｂが外側に配置されていることが好ましく、これにより、外部からの空気の取入れが容易になって、効率的に空気の供給を行うことができる。空気の供給方法としては、空気極を大気に開放する手法、フィルターを介して送風ファンあるいは送風ポンプによって供給する手法等がある。なお、このような態様の燃料電池発電部の他に、リン酸形燃料電池あるいは溶融炭酸塩形燃料電池なども適用することができる。また、燃料タンク中の所定の燃料は、必ずしも直接発電部へ供給されるだけでなく、改質器を介して、水素分子として供給することも可能である。

また、図５に示すように、補強部材７と燃料タンク５との間に空隙部７ａを設けて、この空隙部７ａに、燃料電池発電部３と電子機器の本体１３とを接続する配線１５や制御回路４等を配設するようにしてもよい。あるいは、図６に示すように、補強部材７そのものに空隙部７ａを設けて、その空隙部７ａに配線１５や制御回路４等を配設するようにしてもよい。

配線１５等を空隙部７ａに配設することで、柱状の燃料タンク５の外部において配線を引き回すよりも、電子機器の本体１３と燃料電池発電部３とをより短い距離をもって接続することができ、オーミック抵抗によるロスを低減することができる。また、外的な要因によって配線１５が切断されるのを防止することができ、定置型の燃料電池電源システム１の信頼性を向上させることができる。

また、図７に示すように、燃料タンク５あるいは補強部材５の底面部に、脚部９を設けるようにしてもよい。その脚部９には、周方向に等間隔に羽状の突起部６ａが形成されていることが好ましい。このような突起部９ａを設けることで、柱状の燃料タンク５が安定し、外的な力によって燃料タンク５が倒れてしまうのを防止することができる。

また、燃料タンク５に脚部９を設けることで、燃料タンク５の底上げが行われて、燃料タンク５の下部に設置された燃料電池発電部３の下方に空間を確保することができる。これにより、カソード極３ｂで発電に用いられる酸素を燃料電池発電部３の下方からも取り込むことができて、酸素の供給効率が向上する。

すなわち、燃料電池の発電においては、発電に寄与しなかったエネルギーは熱として放出されることになるところ、カソード極３ｂにおいて暖められた空気は上昇気流（矢印３０）となるため、燃料タンク５の下方に空間を設けることで空気が下方から上方へ向って対流（矢印３１）し、より多くの酸素を空気極へ送り込むことができる。酸素の供給効率が向上することで、発電効率を向上させることができるとともに、出力安定性を向上させることができる。また、燃料タンク５に脚部を設けることで、定置型の燃料電池電源システム１の高さを調整することも可能になる。

また、図８あるいは図９に示すように、脚部９の一部を地面（地中）２０に埋めるようにしてもよい。脚部９を地中に埋めることで、外的な力を受けた場合に柱状の燃料タンク５が倒れてしまうのをより確実に防止することができる。さらに、脚部９のうち、地中に埋められる部分の面積（占有面積）を、地中から出ている部分の面積（断面積）よりも大きく設定してもよい。このような構造にすることで、たとえば道路等の端に燃料タンク５を設置した場合にも、突起部９ａ等が地上に露出して通行等を妨げることなく、柱状の燃料タンク５をより安定に設置することができる。

なお、脚部を備えない燃料タンク５の場合には、たとえば、図１０に示すように、燃料タンク５の一部あるいは補強部材７の一部を地面（地中）２０に埋めるようにしてもよい。このような構造によっても、燃料タンク５の転倒防止に効果がある。また、燃料電池発電部３は、燃料タンク５の下方に設けられていることが好ましい。これにより、柱状の燃料タンク５と燃料電池発電部３とを少なくとも備えた燃料電池電源システム１の重心をより下方に位置させることができて、外的な力によって柱状の燃料タンク５が振動したり、倒壊したりするのを抑制することができる。

また、電子機器の本体１３は、柱状の燃料タンク５の上方に設置することが好ましい。これにより、不特定多数の人々に晒される電子機器の本体１３へのいたずらや盗難等から本体１３を守ることができる。なお、電子機器の本体の用途によっては、必ずしも柱状の燃料タンク５の上方に設置する必要はなく、その用途に応じて適切な位置（高さ）に設置してもよい。

電子機器の本体を燃料電池電源システム１に接続させる場合、電子機器の本体１３と柱状の燃料タンク５との間に、延在部材１１を介在させてもよい。また、その延在部材１１と柱状の燃料タンク５との間に、補強部材や支柱筐体等の他の部材（図示せず）を介在させてもよい。延在部材１１としては、電子機器の本体１３を設置する方向に向けて延在させた形状が好ましい。また、延在部材１１の材質としては、たとえば、プラスティックをはじめ、ステンレスあるいはアルミニウム等の軽金属があるが、耐水性、耐腐食性を有する材料であれば、これらの材料に限られない。

延在部材１１をこのような形状とすることで、電子機器の本体１３として、たとえば防犯カメラや防犯街灯等を設置しようとする場合には、これらを直接設置すると死角になってしまうような場所へも防犯カメラ等を向けて設置することができる。また、電子機器の本体１３を設置する高さを変えたい場合には、この延在部材１１の長さを調節することによって、電子機器の本体１３を所望の高さに設定することができる。

また、上述したように、燃料電池発電部３をより下方に設置することで重心が下に下がり、振動や倒壊を抑制することができるが、電子機器の本体１３との関係では、本体１３が燃料タンク５からはみ出している側とは反対の側に燃料電池発電部３を配設することが好ましい。つまり、燃料タンク３の重心を通って地面に垂直（鉛直方向）な線分を含む平面（紙面に垂直）を想定すると、その平面に対して電子機器の本体が位置する側と反対の側に燃料電池発電部３を配設することが好ましく、これにより、燃料電池電源システム１を含めた電子機器２をより安定に設置することができる。

実施の形態２
本発明の実施の形態２に係る定置型の燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器について説明する。図１１に示すように、この燃料電池電源システムを備えた電子機器では、電子機器の本体として、３つの本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。また、本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃと燃料電池発電部３とを接続する配線１５の途中に、たとえば、制御回路あるいはキャパシタ等（いずれも図示せず）を設けてもよい。なお、これ以外の構成については、前述した定置型の燃料電池電源システム１を備えた電子機器２と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。

独立分散電源が必要な電子機器の本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃとしては、たとえば、防犯カメラ、防犯街灯、モニター、警報ブザー、インターホン等がある。防犯カメラはより高い位置にあった方がより広い範囲を撮影することができ、また、防犯街灯は高い位置にあった方がより広い範囲を照らすことができる。そのため、これらの本体については本体１３ａ，１３ｂとして、定置型の燃料電池電源システムのより高い位置に設置することが好ましい。

一方、モニター、警報ブザー、インターホン等は、手の届く範囲にあった方が好ましく、これらの本体については本体１３ｃとして、電子機器の本体１３ａ，１３ｂよりも低い所定の位置に設置することもできる。その他の電子機器の本体としては、たとえば、センサー、撮影映像のレコーダー、電話、アンテナ、非常用赤色灯、サイレンなどがある。

複数の電子機器の本体を設置する場合には、その本体の数や消費電力に対応した電力を安定して供給し得るように、燃料タンク５には所望の容量が求められる。その容量は、電子機器の本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃのメンテナンス周期内において発電によって消費される燃料の容量より大きいことが好ましい。電子機器の本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃのメンテナンスとしては、たとえば、カメラ清掃、画像点検、録画装置点検、時間調整、設置状況がある。メンテナンス周期としては、本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃに応じて、たとえば、１月に１回、３ヶ月に１回、半年に１回、１年に１回、３年に１回等が想定される。

メンテナンス周期が長い場合には、その期間に応じて燃料タンクの容量を大きくする必要があるが、この定置型の燃料電池電源システム１では、燃料タンク５の形状を柱状とすることで、燃料タンク５の設置面積を増加させることなく容量を増やすことができて、メンテナンスの周期内において燃料が消費されてしまうことがなくなる。これにより、燃料タンクへの燃料の充填作業は、電子機器の本体１３ａ，１３ｂ，１３ｃのメンテナンスに合わせて同時に行えばよく、人手およびコストを低減することができる。

燃料タンク５に充填される燃料として、液体燃料であることが好ましい。液体燃料としては、たとえば、メタノール、エタノール、ＤＭＥ（Dimethyl Ether）およびギ酸などの水素原子を含む有機燃料を適用することができる。また、有機燃料と気体との混合液体燃料も適用することができる。液体燃料の場合、燃料タンクから燃料電池発電部への供給は、その自重によって行うことができて、ポンプ等の付加的な部材を使用することなく、燃料を使い切ることができる。また、液体燃料が消費されるにしたがって、燃料タンク５の重心は下に下がるため、外的な力によって柱状の燃料タンク５が振動したり倒壊したりするのを防止することができる。

さらに、柱状の燃料タンク５の下部に脚部９を設けた定置型燃料電池電源システムでは、燃料タンク５の最下部に燃料電池発電部３を設置して燃料を使い切ることができるとともに、燃料電池発電部３の下方に空気の供給のための空間（図示せず）を設けることができる。前述したように、このような空間を設けることで、より多くの酸素を燃料電池発電部３の空気極へ送り込むことができる。

また、燃料電池発電部３では、燃料極側に燃料が供給され、空気極に酸素が供給されて発電されるところ、燃料極側に供給される燃料としては、水素原子を含むメタノールなどの液体燃料の他に、気体の水素であってもよい。あるいは、液体燃料を水素に変換してもよい。特に、液体燃料を水素に変換する場合には、燃料タンク５と燃料電池発電部３との間に改質器（図示せず）を設けて、液体燃料を水素燃料に改質するようにしてもよい。

燃料タンクの燃料注入口５ａは、柱状の燃料タンク５の上部に設けられることが好ましい。燃料注入口５ａが燃料タンク５の上部に設けられることで、液体燃料を注入する際に液体燃料が漏れるのを防止することができる。また、燃料の注入時において燃料電池発電部３を停止させる必要がなく、電子機器の本体１３ａ〜１３ｃを連続的に動作させることができる。さらに、不特定多数の人々に晒される燃料注入口５ａへ異物が混入されるなどのいたずらを防止することができる。また、燃料タンク５への燃料の充填作業は、たとえば、電子機器の本体１３ａ〜１３ｃのメンテナンスの際に、柱状の燃料タンク５の上部に登った人がメンテナンス作業と同時に行うことができる。

まず、燃料電池発電部としては、メタノールを燃料とした固体高分子型燃料電池を用い、単位面積当たり１００ｍＡ／ｃｍ²、０．４Ｖ、触媒面積５ｃｍ²の単セルを２０個、直列に結線して定格の出力を得た。直方体の柱状の燃料タンクの内径サイズを１５ｃｍ×１５ｃｍ×４００ｃｍとし、補強部材の外形サイズを２５ｃｍ×２５ｃｍ×４５０ｃｍとした。燃料として、メタノールと水とのモル比が１：１のメタノール水溶液を用いた。また、クロスオーバー等により損失するメタノール燃料を除いた、メタノール燃料の発電への利用効率を５０％とした。そして、電子機器の本体として、定格２０Ｖ、平均０．５Ａ、平均電力１０Ｗの暗視機能付き防犯カメラを用いた。

なお、クロスオーバーによる損失とは、次のような損失をいう。液体燃料としてメタノールを用いた場合には、燃料極から空気極へメタノールが隔膜を透過してしまうというクロスオーバーという現象が起こる。このクロスオーバーしたメタノールは、空気極の酸素と化学反応を起こしてしまい、発電に寄与せずに損失となってしまう。この損失をクロスオーバーによる損失という。

また、燃料電池の発電効率を議論する際の損失には、発電に寄与しない損失（クロスオーバー等による損失）と、発電に寄与するものの化学反応過程において熱として放出される損失との２種類の損失がある。メタノール燃料の発電への利用効率が５０％であるというのは、後者の損失が５０％であることを意味する。

この定置型の燃料電池電源システムを評価したところ、半年以上発電することが確認された。また、電子機器の本体のメンテナンス周期を半年とすると、メンテナンスの時期に燃料の充填作業を行うことで、電子機器の本体を半年間昼夜を問わず動作させることができることがわかった。

なお、上述した定置型の燃料電池電源システムでは、柱状の燃料タンクを１本備えた場合を例に挙げて説明した。定置型の燃料電池電源システムとしては、複数の燃料タンクを備えていてもよい。たとえば、図１２に示すように、４本の柱１７とこれに支持された屋根１９とを備えた建造物を想定した場合に、それぞれの柱１７の外周部分を補強部材７として、その内部に柱状の燃料タンク５等を配設するようにしてもよい。そして、屋根１９の部分には、照明等を設置してもよい。また、非常用電源のコンセントも設置することができる。

今回開示された実施の形態および実施例は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る定置型の燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器を示す、一部断面を含む側面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第１の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの燃料タンクの構造の一例を示す斜視図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第２の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第３の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第４の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第５の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第６の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第７の断面図である。同実施の形態において、燃料電池電源システムの構造を説明するための第８の断面図である。本発明の実施の形態２に係る定置型の燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器を示す、一部断面を含む側面図である。同実施の形態において、各実施の形態に係る燃料電池電源システムとこれを備えた電子機器の使用態様の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１燃料電池電源システム、２電子機器、３燃料電池発電部、３ａアノード極、３ｂカソード極、３ｃ電解質、４制御回路、５燃料タンク、５ａ燃料注入口、６燃料、７補強部材、７ａ空隙部、９脚部、９ａ突起部、１１延在部材、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ電子機器本体、１５配線、１７柱、１９屋根、２０地面。

Claims

所定の場所に設置される定置型の燃料電池電源システムであって、
所定の燃料と酸素とを化学反応させることにより発電する発電部と、
前記所定の燃料を貯蔵する柱状の燃料タンクと
を備えた、燃料電池電源システム。
前記燃料タンクの外周を覆うように配設されて前記燃料タンクを保護する補強部材を備えた、請求項１記載の燃料電池電源システム。
前記発電部は前記燃料タンクの下部に配設された、請求項１または２に記載の燃料電池電源システム。
前記燃料タンクの下部に取り付けられた脚部を備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池電源システム。
前記脚部は、地中に埋められる態様で設置される、請求項４記載の燃料電池電源システム。
前記燃料タンクおよび前記補強部材のいずれかは、地中に埋められる態様で設置される、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池電源システム。
所定の燃料と酸素とを化学反応させることにより発電する発電部と、
前記所定の燃料を貯蔵する柱状の燃料タンクと、
前記発電部と電気的に接続され、所定の機能を有する電子機器本体と
を備えた、電子機器。
前記電子機器本体は前記燃料タンクの上方に設置された、請求項７記載の電子機器。
前記電子機器本体を支持する支持筐体を備え、
前記燃料タンクは前記支持筐体の内側に配設された、請求項７または８に記載の電子機器。
前記電子機器本体と前記燃料タンクとの間に、前記電子機器本体を前記燃料タンクに対して所定の位置に設置するための延在部材を備えた、請求項７〜９のいずれかに記載の電子機器。
前記発電部は前記電子機器本体よりも下方に配設された、請求項７〜１０のいずれかに記載の電子機器。
前記燃料タンクの重心を通る鉛直線を含む面を想定すると、
前記電子機器本体は前記面を挟んで一方の領域の側に設置され、前記発電部は他方の領域の側に設置された、請求項７〜１１のいずれかに記載の電子機器。
前記燃料タンクと前記補強部材との間に空隙部が設けられ、
前記電子機器本体と前記発電部とを接続する配線が前記空隙部に配設された、請求項７〜１２のいずれかに記載の電子機器。
前記補強部材に空隙部が設けられ、
前記電子機器本体と前記発電部とを接続する配線が前記空隙部に配設された、請求項７〜１２のいずれかに記載の電子機器。
前記燃料タンクの容量は、前記電子機器本体のメンテナンス周期内の発電により消費される燃料よりも多くの燃料を貯蔵する容量に設定された、請求項７〜１４のいずれかに記載の電子機器。
前記燃料タンクに貯蔵される燃料は液体である、請求項７〜１５のいずれかに記載の電子機器。
前記燃料タンクに燃料を注入するための注入口は、前記燃料タンクの上部に設けられた、請求項７〜１６のいずれかに記載の電子機器。
前記電子機器本体は、撮影機器および照明機器の少なくともいずれかの機器を含む、請求項７〜１７のいずれかに記載の電子機器。